Цианобактерии термальных источников Байкальской рифтовой зоны и их роль в осаждении кремнезема как модельных объектов для исследования микрофоссилий

• Автор: Сороковикова, Екатерина Георгиевна
• Шифр специальности: 25.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВ А 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1Л . Цианобактерии гидротерм
1Л. 1. Систематическое положение и распространение
1Л .2. Структура цианобактериальных сообществ
1Л .3. Адаптации цианобактерий к условиям гидротерм
1.2. Ультраструктура клеток цианобактерий
1.3. Молекулярно-биологические методы в систематике цианобактерий
1.4. Биоминерализация кремнезема цианобактериями
1.4.1. Биоминерализация кремнезема в термальных источниках
1.4.2. Современные представления о механизмах биоминерализации кремнезема
1.5. Сохранность ископаемых цианобактерий
1.6. Общая характеристика гидротерм Байкальской рифтовой зоны
1.7. Заключение по обзору литературы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Отбор проб и культивирование цианобактерий
2.2.2. Световая и эпифлуоресцентная микроскопия
2.2.3. Сканирующая электронная микроскопия
2.2.4. Трансмиссионная электронная микроскопия
2.2.5. Молекулярно-биологические методы
2.2.6. Эксперименты по окремнению цианобактерий

ГЛАВА 3. ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНЫХ
СООБЩЕСТВ ГИДРОТЕРМ
ГЛАВА 4. МОРФОЛОГИЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРА
КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ЦИАНОБАКТЕРИЙ
ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ШТАММОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ГИДРОТЕРМ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ
5.1. Сравнительный анализ
5.2. Филогенетический анализ
ГЛАВА 6. РОЛЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В ОСАЖДЕНИИ
КРЕМНЕЗЕМА
6.1. Исследование е помощью сканирующей электронной микроскопии
6.2. Исследование с помощью трансмиссионной электронной микроскопии
6.3. Динамика окремнения цианобактерий но данным химического
анализа
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Цианобактерии являются древнейшими фотосинтезирующими организмами на планете, возраст которых по находкам окаменевших строматолитов определяется 3,5 млрд. лет назад (Walsh, 1992; Allwood et al., 2006). Цианобактериальные пленки или маты, сходные с ископаемыми сообществами, в массе развиваются в современных термальных источниках, являясь моделью для реконструкции процессов, происходивших в докембрии (Орлеанский, Раабен, 1996; Бактериальная палеонтология, 2002; Заварзин и др., 2003). Исследование строматолитов, кремневых туфов, травертинов и других минеральных отложений в гидротермах показало, что в них наряду с абиогенным отложением происходит биоминерализация соединений кремния, кальция, фосфора, железа и марганца цианобактериями (Герасименко и др., 1999; Konhauser et al., 2001; Sigler et al., 2003). Показано, что из всех минералов кремнезем лучше фиксирует структуру клеток, сохраняя морфологию микроорганизмов (Бактериальная палеонтология, 2002; Walsh, 1992). Для изучения процесса биоминерализации кремнезема цианобактериями предпринят ряд лабораторных экспериментов, после которых механизмы и динамика окремнения остаются невыясненными (Крылов, Тихомирова, 1988; Westall et al., 1995; Phoenix et al., 2000; Yee et al., 2003; Benning et al., 2004). Геомикробиологические исследования важны не только для задач изучения современного воздействия микроорганизмов на геологическую среду, но и как актуалистический материал для интерпретации ископаемых объектов.
В пределах Байкальской рифтовой зоны известно более 50 групп термальных источников (Кустов, Лысак, 2000). Данным исследованием охвачены гидротермы, находящиеся на побережье озера Байкал и в Тункинской долине, имеющие важное рекреационное и бальнеологическое значение. Цианобактерии гидротерм Байкальского региона изучены

температура существенно ниже: у горячинского — 50 ± 13°С и у эллинского - 48 ± 14°С. Азотные термы имеют низкую минерализацию, которая обычно не превышает 1 г/л, а чаще всего колеблется в пределах 0,2-0,6 г/л. В составе этих вод выявлены кремнекислота, в водах эллинского и кульдурского типов ее содержание достигает 129 ± 35 и 106 ± 61 мг/л соответственно, а в водах других типов средние содержания ее находятся в узком интервале (95-96 мг/л); фтор (в водах кульдурского типа его содержание 20 ± 4 мг/л и более, в водах других типов его в 2-3 раза меньше); сероводород (в водах аллинского типа его содержание достигает 18-17 мг/л, а в водах других типов оно заметно снижается или полностью отсутствует) и радон, но его количество редко превышает фоновые значения и не достигает 185 Бк/л. Из микрокомпонентов в составе азотных термальных вод обнаружены А1, Тц 1л, Мл, Си, Сг, Се, Ва и другие компоненты (Кустов, Лысак, 2000).
Углекислые термальные воды, вскрытые скважинами и в Тункйнской впадине (скважины курорта Аршан и скв. 1-Г в д. Жемчуг), являются не характерными для Байкальской гидроминеральной области, и относятся к следующим типам: аршанский - воды сульфатно-гидрокарбонатного состава и жемчугский - воды хлоридно-гидрокарбонатного магниево-натриевого состава. Температура вод достигает 51,5°С, воды высокоминерализованные (до 5,2 г/л), с большим содержанием кремнекислоты. В данных углекислых термах мало фтора, но установлено наличие железа (Кустов, Лысак, 2000).
Воды Сухинского источника относятся к метановым термальным водам тункинского типа хлоридно-гидрокарбонатного натриевого состава с температурой от 25 до 65°С на глубинах вскрытия, слабоминерализованные (Кустов, Лысак, 2000).
Щелочность вод горячих источников Байкальской рифтовой зоны определяется не карбонатными, а гидросиликатными ионами. Обогащение